同步挤压广义S变换在南海油气识别中的应用

受窗函数的影响,短时傅里叶变换、小波变换、S变换等传统时频分析方法的分辨率不高.为了提高信号时频变换分辨率,发展了同步挤压小波变换算法;该算法将信号的时频谱值向其中心频率位置挤压,改善了信号时频分析结果,使得信号时频分辨率得到了很大的提升.但由于传统算法时窗固定,处理缺乏灵活性;因此,本文对S变换窗函数进行扩展,提出了同步挤压广义S变换.通过自适应窗函数挤压信号在S域的时频谱值,提高了算法的灵活性和时频分析聚焦能力.运用同步挤压广义S变换对南海某工区实际地震数据进行分频处理,结果显示含油气层能量随着频率的增加而逐渐衰减.因此,使用同步挤压广义S变换对地震数据进行分析处理,不仅可以对储层含油气性进行准确的检测,还可以对地层进行精确的标定.     

S变换谱分解技术在深反射地震弱信号提取中的应用

在深反射地震资料处理中,当来自深部的有效弱信号和噪声干扰频带差异较小且难以区分时,传统滤波方法的应用会受到限制.谱分解方法是一种使用离散傅里叶变换,基于信号的频率-振幅谱等信息生成高分辨率地震图像的方法,通常用来识别介质物性横向分布特征,处理复杂介质内频谱变化和局部相位的不稳定性等问题,包括定位复杂断层和小尺度断裂等.S变换作为一种新的时频分析方法,具有自动调节分辨率的能力,近些年来被广泛应用到勘探地震、大地电磁等数据处理中,逐渐成为地球物理方法中噪声压制的有效方法之一.与常规石油反射地震资料相比,深反射主动源地震为了探测深部结构信息,常采用大药量激发方式、长排列观测系统等,导致深部有效信号基本湮灭在噪声干扰之中.针对深反射数据特点,本文结合谱分解和S变换技术,首先设计了简单的脉冲函数实验数据,证实S变换方法的有效性,同时说明谱分解方法的效果受所用时频分析方法影响较大,而其中决定分辨能力的变换窗函数的选取尤为重要.在此基础上,分别应用到深反射地震资料的单道和叠加剖面实际数据上,对比分析了传统变换谱分解和S变换谱分解的应用效果,单道资料对比结果表明:相比传统谱分解,S变换谱分解方法具有自动调节分辨率的能力,能够精确的标定深反射地震资料中弱信号不同时刻的频率分量;叠加剖面资料应用结果表明:由S变换谱分解得到的剖面结果与其他谱分解方法结果整体上具有较高的一致性,同时清晰地刻画出原叠加剖面上被噪声湮灭的低频细节特征,提高了剖面的分辨率及同相轴连续性;对比结果明显看出,Gabor变换谱分解方法得到的结果同相轴较为破碎,分析原因认为这是由Gabor变换的时频分解方法的定长窗函数所致,窗口大小不会随着信号频率的变化来调节长度,只能在处理的过程中根据一定的记录长度范围选取窗函数参数,而S变换谱分解方法在窗函数的选取时,通过时变信号的局部频率特征自动调节窗口长度,能够更好的刻画各个频段的细节特征,在深反射剖面成像应用中效果尤为明显.本文结果表明S变换谱分解技术在深地震叠加剖面上的应用有效地提高了来自深部弱反射信号的信噪比和分辨率,并刻画出了叠加剖面上所不具有的低频细节特征,在实际深反射地震资料处理中能有效保护低频弱信号获得更好的成像效果.本文为深地震反射资料中弱信号的保护处理找到一种有效的方法.     

基于Gabor变换反褶积技术在渤海某工区的应用研究

使用常规的Wiener反褶积必须假设震源子波在地层旅行过程中是平稳的即一成不变的,这个前提条件与实际野外地震资料采集差别较大,而基于Gabor变换反褶积技术考虑到地震能量的衰减、子波的形变等非平稳性特征.地震道在Gabor域可因式分解成三项即震源子波、衰减函数和反射系数,该技术设计POU窗函数,并利用此函数在Gabor域对地震信号进行局部时频分解.Gabor域反褶积算法在Gabor域通过除以衰减函数和震源子波的乘积来估算地层反射系数,然后再做Gabor反变换可求得时间域的地层反射系数.理论模型的测试和实际地震资料的应用均表明,与Wiener反褶积相比较,基于Gabor变换反褶积可补偿中深层的能量衰减并因此拓宽有效频带和提高时间分辨率.     

改进的Gabor小波变换的特性及其在地震信号中的应用（英文）

这篇文章重点研究改进的Gabor小波(improved Gabor wavelet,IGW)变)并讨论了它在地震信号处理和解释中的应用This paper introduces an improved Gabor wavelet andits complete transform,and mainly analyses their properties and discusses applications of these properties in seismic signal process and interpretation。改进的Gabor小波变换具有以下特性:1)IGWT把时域信号映射到时间-频率域,而传统Gabor小波变换把时间信号映射到时间-尺度域;2)IGWT可用于信号分频,通过固定变换的主频参数dominantfrequency,并变换能提取相应的子带信号,且其主频部分的信息与原信号相应频率部分的信息一致,通过调节变换的分辨率因子,变换能有效控制子带信号的带宽;3)用IGWT和IGWIT构建的滤波器有良好的时-频局部性,在指定时-频范围内能实现针对性滤波。文章用仿真实验和实际用例验证IGWT的这些特性,并在提高地震信号分辨率、地震信号分频和识别小断层等地震信号处理和解释等方面的应用中取得良好效果。     

反假频时延Radon变换多次波压制方法研究

多次波压制是地震数据处理的重要环节之一,而Radon变换方法以其优势被广泛应用于多次波处理环节中.本文提出利用时间延迟量Γ代替传统抛物Radon变换的曲率参数q,对地震记录同相轴进行积分运算.当使用时延Radon变换时,输入数据的道数作为重要参数直接影响Radon变换域的假频,而非传统抛物Radon变换空间方向的采样间隔.使用预条件算子通过重建间接增加输入数据的道数,消除Radon域的假频问题,提高成像精度,进而更好的实现多次波压制.利用本文方法对水平层状介质和复杂模型数据进行试算,结果表明,Radon域假频得到有效抑制,多次波压制效果明显.     

稀疏时频分解方法的研究与运用（英文）

Gabor变换和S变换是常用的时频分析工具。根据测不准原理,它们的时频分解结果无法在时间域和频率域同时具有很高的分辨率。为了提高非平稳信号时频分解结果的分辨率,本文提出瞬时频率分布函数（IFDF）并利用它表达非平稳信号。当非平稳信号时频成分的分布满足测不准原理对信号可分辨的要求时,瞬时频率分布函数的支集和短时Fourier变换的小波脊支集是同一个集合。利用IFDF的该特征,本文提出一种迭代算法（Sparse-STFT）实现了信号的稀疏时频分解。该算法在每次迭代过程中利用残留信号的短时Fourier变换结果的脊支集更新信号的时频成分,每次迭代得到的时频成分的叠加结果即为最终的稀疏时频分解结果。文中的数值实验证明了Sparse-STFT可以有效地提高非平稳信号时频分解结果的分辨率。最后,本文将该方法应用于地震数据面波的压制中,取得了理想的处理结果。     

瞬变电磁场资料的联合时-频分析解释

本文充分利用瞬变电磁（TEM）信号包含的信息,采用联合时-频分析方法解释了TEM资料。文章选取了Wigner-Ville分布和Gabor展开的联合时-频分布（或表示）,将一维时间域信号拓展到时-频二维平面上,不仅将不同地电断面的响应成功地分开来,而且所显示的信号特征与地层电性结构之间有着明确的物理意义,从时间和频率两个方面同时描述了瞬变涡流场在地层中的激发和衰减的过程。利用时间窗数据和频率窗数据所进行的联合时-频反演,缩小了拟合差,提高了定量解释精度。     

带有低通滤波的广义S变换在探地雷达层位识别中的应用

同其它分析时变信号的方法相比,S变换具有独特的优点.但是S变换的时窗函数形式固定,限制了其在信号分析和处理中的应用.针对这一问题,本文对S变换进行了改进和推广,在S变换的时窗函数中引入调节参数,同时将低通滤波函数融入其中,提出了一种广义S变换.通过调节参数大小来调节广义S变换的时间分辨率和频率分辨率,从而使该变换具有很强的适用性.本文使用该变换对实测探地雷达数据进行了层位识别研究,取得了较好的效果.     

伪谱算法在声波数值模拟中的数值频散分析

本文推导了声波方程频散函数, 分析了伪谱法的空间网格大小和采样周期对数值频散的影响, 通过数值模拟实验得到了最佳空间参数选择方法。 结果表明: 伪谱方法稳定数值模拟的最大空间采样间距选取原则是使中波长(奈奎斯特频率的一半)的采样点数为2个; 对于所有维度, 稳定性随空间采样间距的增加而增加, 但不易变化太大, 变化太大时需要适当减小震源子波的主频, 以满足空间合理采样; 空间采样间距的大小设置, 需要考虑满足采样定理和稳定性计算条件, 并且稳定性条件对空间采样间距的要求更加严格; 伪谱法数值模拟的最佳(数值频散最小)空间参数选择为中波长2个采样点, 对应主波长约6~7个采样点。 以上研究对于采用伪谱法进行声波方程数值模拟过程中, 如何合理选择模拟参数提供一些参考。     

基于孔隙介质声学理论的黄河底质泥沙参数估计（英文）

目前,利用浅地层剖面仪声呐信号仅限于反演水底表层（第一层）泥沙物理参数,本文基于孔隙介质声学理论开展了下层（第二层）泥沙物理参数的声学反演研究。声波在水与泥沙介质中传播时,层间反射和透射、层内衰减等过程使能量发生变化。本文导出声波垂直入射在水-泥沙、泥沙-泥沙界面的反射和透射系数,量化了声波的反射和透射过程对幅度的影响,并建立发射信号在不同粒径泥沙中频移和弛豫时间的关系,从而利用各层信号频移大小估计相应衰减系数。在此基础上,结合声波的扩散过程,给出从实测声呐信号中提取各层交界面声波反射、透射系数的公式。进一步计算表明泥沙参数对反射系数的影响较大,证明利用反射系数计算下层泥沙物理参数是可行的。在获取表层泥沙物理参数的前提下,本文给出了反演下层泥沙物理参数的具体方法和步骤。在黄河小浪底库区开展现场探测,结合泥沙取样测试结果,证明本文提出的基于孔隙介质声学理论反演下层泥沙参数方法是可行的。     

Effects of Gabor transform parameters on signa time-frequency resolution

In this paper, it is described that the time-frequency resolution of geophysical signals is affected by the time window function attenuation coefficient and sampling interval and how such effects are eliminated effectively. Improving the signal resolution is the key to signal time-frequency analysis processing and has wide use in geophysical data processing and extraction of attribute parameters. In this paper, authors research the effects of the attenuation coefficient choice of the Gabor transform window function and sampling interval on signal resolution. Unsuitable parameters not only decrease the signal resolution on the frequency spectrum but also miss the signals. It is essential to first give the optimum window and range of parameters through time-frequency analysis simulation using the Gabor transform. In the paper, the suggestions about the range and choice of the optimum sampling interval and processing methods of general seismic signals are given.     

Properties of an improved Gabor wavelet transform and its applications to seismic signal processing and interpretation

This paper presents an analytical study of the complete transform of improved Gabor wavelets (IGWs), and discusses its application to the processing and interpretation of seismic signals. The complete Gabor wavelet transform has the following properties. First, unlike the conventional transform, the improved Gabor wavelet transform (IGWT) maps time domain signals to the time-frequency domain instead of the time-scale domain. Second, the IGW’s dominant frequency is fixed, so the transform can perform signal frequency division, where the dominant frequency components of the extracted sub-band signal carry essentially the same information as the corresponding components of the original signal, and the subband signal bandwidth can be regulated effectively by the transform’s resolution factor. Third, a time-frequency filter consisting of an IGWT and its inverse transform can accurately locate target areas in the time-frequency field and perform filtering in a given time-frequency range. The complete IGW transform’s properties are investigated using simulation experiments and test cases, showing positive results for seismic signal processing and interpretation, such as enhancing seismic signal resolution, permitting signal frequency division, and allowing small faults to be identified.     

A method for absorption compensation based on adaptive molecular decomposition

In this paper, we present a new method for seismic stratigraphic absorption compensation based on the adaptive molecular decomposition. Using this method, we can remove most of the effects resulting from wavelets truncation and interference which usually exist in the common time-frequency absorption compensation method. Based on the assumption that the amplitude spectrum of the source wavelet is smooth, we first construct a set of adaptive Gabor frames based on the time-variant properties of the seismic signal to transform the signal into the time-frequency domain and then extract the slowly varying component (the wavelet’s time-varying amplitude spectrum) in each window in the time-frequency domain. Then we invert the absorption compensation filter parameters with an objective function defined using the correlation coefficients in each window to get the corresponding compensation filters. Finally, we use these filters to compensate the time-frequency spectrum in each window and then transform the time-frequency spectrum to the time domain to obtain the absorption-compensated signal. By using adaptive molecular decomposition, this method can adapt to isolated and overlapped seismic signals from the complex layers in the inhomogeneous viscoelastic medium. The viability of the method is verified by synthetic and real data sets.     

The optimal fractional Gabor transform based on the adaptive window function and its application

We designed the window function of the optimal Gabor transform based on the time-frequency rotation property of the fractional Fourier transform. Thus, we obtained the adaptive optimal Gabor transform in the fractional domain and improved the time-frequency concentration of the Gabor transform. The algorithm first searches for the optimal rotation factor, then performs the p-th FrFT of the signal and, finally, performs time and frequency analysis of the FrFT result. Finally, the algorithm rotates the plane in the fractional domain back to the normal time-frequency plane. This promotes the application of FrFT in the field of high-resolution reservoir prediction. Additionally, we proposed an adaptive search method for the optimal rotation factor using the Parseval principle in the fractional domain, which simplifies the algorithm. We carried out spectrum decomposition of the seismic signal, which showed that the instantaneous frequency slices obtained by the proposed algorithm are superior to the ones obtained by the traditional Gabor transform. The adaptive time frequency analysis is of great significance to seismic signal processing.     

基于广义S变换的大地电磁测深数据处理

S变换是一种优于短时傅里叶变换和小波变换的时频分析方法.采用广义S变换进行大地电磁场时间序列频谱分析,一方面能够提高对电磁噪声成分的时间定位能力,便于实现电磁噪声的滤波处理;另一方面可以增加频谱系数的个数,从而改善大地电磁阻抗张量元素的统计特性.本文从广义S变换和大地电磁测深数据处理方法的原理出发,给出了采用叠加窗函数的离散广义S变换形式,讨论了广义S变换窗口宽度比例因子、窗口宽度与可提取频谱系数个数之间的关系,定义了利用离散广义S变换时频谱计算大地电磁场分量功率谱公式;在此基础上,研究了基于S变换时谱频的大地电磁测深数据ROBUST处理方法.最后,通过实测资料进行方法检验,结果表明本文方法比短时傅里叶变换处理效果更好,并且有利于识别和压制电磁噪声.     

台站地震资料的时频域自适应极化分析和滤波

提出一种自适应协方差的时频域极化滤波方法。该方法在广义S变换时频方法的基础上,构造时频域自适应协方差矩阵,通过特征分析计算时频域瞬时极化参数,设计极化滤波器,实现多分量地震极化分析和滤波。其优势在于协方差矩阵的分析时窗的长度由多分量地震数据的瞬时频率确定,可以自适应于有效信号的周期,在每个时频点计算极化参数不需要进行插值处理;结合时间频率信息,解决在时间域或频率域波形或频率重叠的信号具有明显的直观性。模型数据及实际三分量台站地震数据处理结果表明,该极化滤波方法在台站地震资料分析和处理方面具有很好的直观性和较高的分辨率。     

地震信号分数阶Gabor变换谱分解方法及应用

本文将分数阶Gabor变换(FrGT)引入到地震信号的分析与处理中,即利用新近兴起的分数域时频分析技术及其良好的局部时频能量聚集特性,进行地震信号的分数域谱分解及特征分析.论文在基本Gobor变换原理基础上推导了FrGT的公式及紧支撑时频带宽积下的最优阶次确定方法,建立了FrGT的一般流程,并进行了信号的数值仿真和性能...     

分数阶S变换:第一部分,理论(英文)

S变换(ST)结合了小波变换和短时傅里叶变换的特性,对信号处理具有良好的局部时频聚集性.分数阶傅里叶变换是一种对非平稳信号分析的工具.本文基于分数阶傅里叶变换和S变换的思想,提出了分数阶S变换(FRST),将S变换从时间-频率域推广到时间-分数阶频率域,推导了它的逆变换公式并研究了其数学性质。分数阶S变换(FRST)具有分数阶傅里叶变换和S变换的优点,增强了S变换对信号处理的灵活性。相比于S变换,分数阶S变换能提高信号时频分辨能力。仿真实验证实了该方法的有效性。